主要RF微波放大器性能點評

高頻放大器的種類豐富，應用范圍非常廣泛，幾乎可用于所有的電子設備中，起到諸如設置通信接收機的噪音系數、為信號發射機天線驅動高功率信號的作用。高頻放大器的類型包括寬帶和窄帶功率放大器、低噪聲放大器(LNA)、對數放大器、運算放大器、跨阻放大器(TIA)以及可變電壓放大器。它們以芯片、帶表面貼(SMT)封裝的器件、基于固態和真空管器件的機架式系統等多種形式存在。本文介紹一些最近發布的RF/微波放大器產品。

最小的RF/微波放大器是單片微波集成電路(MMIC)器件。這類器件經常被用作增益模塊，來補償系統和電路中無源信號的損失。提供MMIC放大器芯片和帶封裝的MMIC放大器模塊的公司很多，包括安捷倫、ADI、Filtronic公司、Hittite微波公司、Microwave Technology公司、Mimix Broadband公司、Mini-Circuits公司和RFMD公司等。

Hittite微波公司提供的HMC-ALH444 LNA芯片是頻率范圍為1~12GHz的商用和軍事應用的理想選擇。該芯片在10GHz頻率下具有17dB增益，噪聲系數很低，僅為1.75dB。該公司還推出了65GHz頻率的GaAS高電子遷移率晶體管(HEMT)LNA芯片(圖1)。HMCALH382芯片在57~65GHz頻率范圍上提供21dB增益，噪聲系數為4dB。該芯片在1dB壓縮點上提供+12dBm的輸出功率，與此同時僅從單端+2.5V直流電源汲取64mA電流。

Microwave Technology公司的MMA-021015是另一款放大器芯片，它利用AlGaAs/InGaAs偽高電子遷移率晶體管(pHEMT)技術來實現在1~10GHz頻率范圍內的4.8dB噪聲系數。該芯片可在整個帶寬上提供+17dBm輸出功率和18dB增益，具有+/-2.5dB的增益平坦度，被設計工作在+6V的直流系統中。該公司還推出了一系列寬帶中等功率放大器，包括在1dB壓縮點上具有22.5dBm輸出功率、在1~22GHz頻率上提供8dB增益的MMA-022020B放大器。

在帶寬性能方面，幾乎沒有其它的MMIC芯片放大器能與安捷倫科技公司的HMMC-5025相媲美。這個分布式放大器覆蓋2~50GHz頻率范圍，在40GHz頻率下具有8.5dB小信號增益和+12dBm輸出功率。該芯片在35GHz頻率上的噪聲系數只有5dB，在50GHz頻率上的噪聲系數為7dB。這個七級分布式放大器芯片具有30dB的增益控制范圍，每一級包括兩個級聯的GaAs FET器件。

許多MMIC放大器供應商也提供帶封裝的放大器。例如，Mimix Broadband公司的用于1.5~6.0GHz頻率范圍的CMM9000-QT兩級反饋驅動放大器采用3×3mm表面貼QFN封裝。該放大器具有15dB的小信號增益，在1dB壓縮上具有+15dBm輸出功率，并集成了片內匹配電路、RF扼流電感和DC隔離電容。ADI公司提供ADL5320和ADL5321預驅動和驅動放大器，前者在400~2,700 MHz工作頻率下具有13.7dB增益，噪聲系數為4.2dB，在2,140MHz下具有25.6dBm輸出功率，后者在2,300~4,000MHz工作頻率下具有14dB增益，并提供+25dBm輸出功率，在2,600MHz下的噪聲系數為4dB。

Mini-Circuits公司提供了幾種帶封裝的MMIC放大器產品系列，其中包括ERA系列。在眾多微型帶SMT封裝的ERA放大器中，ERA-1放大器在從DC至8GHz頻率范圍內提供超過10dB的增益，在1dB壓縮點上具有+12dBm典型輸出功率。通用放大器具有4.3dB低噪聲系數和典型三階截點典型等于+26dBm的高線性度。

由于這些小型MMIC放大器所提供的功率很少超過0.5W(+27dBm)，所以需要更大規模的電路和封裝來提供大功率。在稍大的尺寸范圍中，很多公司都能提供帶有同軸連接器、裝在鋁外殼中的放大器。這種放大器能提供更高的功率，并且利用封裝和散熱器可耗散更多的熱量。例如，CTT公司提供廣泛用于商用和軍事應用領域的窄頻及寬頻功率放大器，覆蓋0.5~2.0GHz、1.0~2.0GHz、2~4GHz、2~6GHz、2~8GHz、2~18GHz，以及2~20GHz的頻率范圍，具有高達+41dBm的輸出功率。更高頻率的型號包括在18.0~26.5GHz頻率范圍內具有36dB增益和在1dB壓縮點上具有+30dBm輸出功率的APW/265-3036型放大器。

商用寬帶隙半導體器件的出現，如采用碳化硅(SiC)以及氮化鎵(GaN)材料生產的器件，為放大器設計工程師提供了功率密度非常大的器件。例如，英國Milmega公司在其生產的UHF功率放大器中采用了Cree公司的SiC晶體管。在這些頻率上，SiC MESFET比競爭的晶體管技術具有更大的功率密度，能在較小的封裝內設計更大功率的放大器。

EMPOWER RF Systems公司的1117-BBM3K5KEL型功率放大器采用GaN大功率密度器件。它在500~2,500 MHz范圍內的1dB壓縮點上具有20W典型輸出功率，并提供46dB增益和+/-1.5dB增益平坦度。

一些功率放大器依賴真空電子管而不是固態器件來產生大功率輸出。例如，dB Control公司推出了新的MPM系列，包括在6~18GHz范圍內提供1,500kW峰值功率、具有6%的占空比信號GHzdB-3757型放大器。

AR Worldwide公司的模塊化CMS1070型GaAs FET功率放大器可用于WiMAX系統。它在3,400~3,700MH范圍內的1dB壓縮點上提供+43dBm輸出功率，具有20~50dB的可變增益和+54dBm的三階截點。

針對衛星通訊和其它高頻應用，Endwave公司提供一系列固態放大器。該公司最近發布了一對用于衛星通信的放大器模塊(圖3)，其Ku波段單元提供至少40dB的增益，具有0.5dB增益平坦度，在1dB壓縮點上具有+37dBm典型輸出功率；其Ka波段模塊提供至少27dB的增益，具有1dB增益平坦度，在1dB壓縮點上具有+36dBm輸出功率。該模塊的噪聲系數很低，Ku波段模塊的噪聲系數為4.5dB，Ka波段模塊的噪聲系數為6dB。